(57)【要約】【課題】圧縮空気に含まれる熱エネルギーを回収し、エネルギー効率を向上させ、かつ効率よく圧縮空気を冷却できるインタークーラを提供すること。【解決手段】ターボチャージャ１０４とエンジン１０６との間に設けられ、ターボチャージャ１０４からの圧縮空気を冷却するインタークーラ１０において、インタークーラ１０のターボチャージャ１０４からの圧縮空気が導入される流入室１２と、流入室１２に設けられ、熱電素子３０の吸熱面と放熱面の間の温度差で起電力を生じさせる吸熱発電装置１８と、を備え、流入室１２に導入されたターボチャージャ１０４からの圧縮空気を吸熱発電装置１８の吸熱面に導入させ、圧縮空気の熱を利用して吸熱発電装置１８で発電を行わせることとした。【選択図】図３
2013050062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のターボチャージャとエンジンの吸気通路との間に設けられ、前記ターボチャージャからの圧縮空気を冷却するインタークーラにおいて、
前記ターボチャージャからの圧縮空気が直接導入される流入室と、
吸熱面と放熱面を有し、前記吸熱面と前記放熱面との間の温度差で起電力が生じる熱電素子を備えた吸熱発電装置とを備え、
前記流入室に導入される前記ターボチャージャからの圧縮空気が前記吸熱面に接するように、前記吸熱発電装置を前記流入室に設けたことを特徴とするインタークーラ。
【請求項２】
車両のターボチャージャとエンジンの吸気通路との間に設けられ、前記ターボチャージャからの圧縮空気を冷却するインタークーラにおいて、
前記ターボチャージャからの前記圧縮空気を、熱交換により冷却する熱交換部と、
前記ターボチャージャに連通する流入口を有し、前記ターボチャージャからの前記圧縮空気が前記流入口を通して直接流入する、前記熱交換部の上流に設けられた流入室と、
前記エンジンの吸気通路に連通する流出口を有する、前記熱交換部の下流に設けられた送出室と、
吸熱面と放熱面を有し、前記吸熱面と前記放熱面との間の温度差で起電力が生じる熱電素子を備えた吸熱発電装置と、を備え、
前記吸熱発電装置は、前記流入室を、前記流入口を有する第１室と、前記熱交換部に連通された第２室とに区分し、前記第１室に前記吸熱面を臨ませ、前記放熱面に、該放熱面を冷却する冷却機構を設け、
前記第１室と前記第２室とを連通路により連通させたことを特徴とするインタークーラ。
【請求項３】
前記冷却機構は、前記エンジンの冷却液を用いていることを特徴とする請求項２に記載のインタークーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電素子による吸熱発電機構を備え、ターボチャージャによる圧縮空気の熱量を発電により回収可能としたインタークーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
貨物用車両の駆動機構の一例として、インタークーラ付きターボチャージドディーゼルエンジンがある。かかる駆動機構では、ターボチャージャ（排気利用過給器）が、エンジンの排気を利用して吸気を圧縮し、大量の空気をエンジンに送り込み、出力を向上させている。
【０００３】
一方、空気は、温度が低い方が密度が高く、同一の容量でも多量の燃料を燃焼できることから、ターボチャージャで圧縮され高温になった圧縮空気を、エンジンに送る前にインタークーラで冷却し、圧縮空気の温度を下げている。
【０００４】
又、インタークーラとエンジンの吸気通路との間に熱電素子に設け、吸気通路を通過する吸入空気を熱電素子で冷却し、吸入空気の温度を低下させる吸気装置の発明が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５５３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般にインタークーラは、ターボチャージャで圧縮され高温になった圧縮空気の熱を大気中に放散し、圧縮空気の温度を低下させるだけであった。したがって、圧縮空気に含まれている熱量（熱エネルギー）を利用して、車両のエネルギー効率、すなわち燃費を向上させることはできなかった。
【０００７】
又、上記熱電素子を用いた吸気装置は、熱電素子に電力を供給して冷却動作を行わせており、吸気を冷却させるために電力を消費していた。
【０００８】
本発明は上記課題を解決し、ターボチャージャで生成された圧縮空気に含まれる熱量を回収し、エネルギー効率を向上させ、かつ電力を必要とすることなく、効率よく圧縮空気を冷却できるインタークーラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係るインタークーラは、次のように構成されている。
【００１０】
車両のターボチャージャとエンジンの吸気通路との間に設けられ、ターボチャージャからの圧縮空気を冷却するインタークーラにおいて、ターボチャージャからの圧縮空気が直接導入される流入室と、吸熱面と放熱面を有し、吸熱面と放熱面との間の温度差で起電力が生じる熱電素子を備えた吸熱発電装置とを備え、流入室に導入されるターボチャージャからの圧縮空気が吸熱面に接するように、吸熱発電装置を流入室に設けた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ターボチャージャからの圧縮空気に含まれる熱量を回収し、エネルギー効率を向上させ、かつ電力を必要とすることなく、効率よく圧縮空気を冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるインタークーラを用いた車両の駆動機構を示す構成図。
【図２】同インタークーラを示す正面図。
【図３】同インタークーラを一部破断して示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態のインタークーラ１０を備えた大型貨物用の車両の駆動機構１０２である。駆動機構１０２は、インタークーラ付きターボチャージドディーゼルエンジンであり、インタークーラ１０は、ターボチャージャ１０４とエンジン１０６の吸気通路１０８の間に設けられている。
【００１４】
ターボチャージャ１０４は、エンジン１０６の排気管１０７に連結されたタービン１１０と、タービン１１０により回転されるコンプレッサ１１２とを備えている。コンプレッサ１１２は、エアクリーナ１１４に接続し、タービン１１０により回転されるとエアクリーナ１１４からの吸気を圧縮し、インタークーラ１０に送り出す。以下、インタークーラ１０を流れる圧縮空気の流れ方向を基準として、上流と下流を定める。
【００１５】
図２は、インタークーラ１０の正面図、図３は、インタークーラ１０を一部破断した斜視図である。インタークーラ１０は、図２に示すように流入室１２と、熱交換部としての熱交換器１４と、送出室１６と、吸熱発電装置１８とを備えている。
【００１６】
流入室１２は、ターボチャージャ１０４に接続される流入口２０を有し、下流にて熱交換器１４に接続している。流入室１２の内部には、吸熱発電装置１８が設けてあり、吸熱発電装置１８により流入室１２の内部が第１室２２と第２室２４に区分されている。第１室２２は、吸熱発電装置１８の上流に配置され、第２室２４は、吸熱発電装置１８の下流に配置されている。
【００１７】
吸熱発電装置１８は、図３にも示すように熱電素子３０と、吸熱板３２と、放熱板３４とを備えている。熱電素子３０は、吸熱面と放熱面と備えた半導体素子で、吸熱面には吸熱板３２が、放熱面には放熱板３４が取り付けてある。熱電素子３０は、吸熱板３２と放熱板３４で挟んであり、吸熱板３２と放熱板３４との間に、吸熱板３２の温度を高くして温度差を生じさせると出力端子３６間に起電力が発生する。熱電素子３０の出力端子３６は、車両の充電機構やライト等の負荷類等が接続してある。
【００１８】
第１室２２は、流入室１２の一部と吸熱発電装置１８の吸熱板３２で区画されており、上部に流入口２０が設けてある。吸熱発電装置１８の吸熱板３２は、第１室２２の内部に露出した状態となっており、吸熱板３２に加えられた熱が熱電素子３０の吸熱面に効率よく伝達されるようになっている。第１室２２の底壁３８には、連通路としての連通管４０の一端が接続してある。
【００１９】
第２室２４は、流入室１２の一部と吸熱発電装置１８の放熱板３４と仕切板４２で区画形成されている。放熱板３４と仕切板４２は対向しており、仕切板４２には、圧縮空気を通過させる熱交換器１４の管体５０が連結されている。又、第２室２４の底壁４４には、連通管４０の他端が接続してある。
【００２０】
放熱板３４には、冷却機構５２が設けられている。冷却機構５２は、放熱板３４の内部に設けられた通水管５４と、通水管５４に接続されたラジエータ１１６を備え、冷却通路１２０を通してラジエータ１１６で冷却された冷却液が流通して放熱板３４を冷却する。基本的にラジエータ１１６は、エンジン１０６からの冷却液を通し、冷却風により冷却液を冷却し、温度が低下した冷却液をエンジン１０６に戻し、エンジン１０６を冷却させている。尚、冷却機構５２は、これに限らず、エアコンディショナーの冷媒や、冷却風、更に放熱板３４専用の冷却機構を用いてもよい。
【００２１】
熱交換器１４は、複数の管体５０と管体５０の外方に取り付けられた複数のフィン５６とを備えている。熱交換器１４は、従来のインタークーラにおける熱交換器と同等の構成であり、フィン５６を備えた管体５０を多数備え、管体５０を通る高温の圧縮空気の熱が管体５０や管体５０を通してフィン５６に伝達し、これらから熱が大気に放散して、熱交換がなされる。
【００２２】
送出室１６は、熱交換器１４の下流、つまり圧縮空気の流出側に接続しており、管体５０を通り熱交換器１４で冷却された圧縮空気が導入される。送出室１６には、流出口４６が設けてあり、流出口４６を通してエンジン１０６の吸気通路１０８に接続している。尚、インタークーラ１０は空冷としたが、本発明のインタークーラは水冷方式でもよい。
【００２３】
次に、インタークーラ１０の作用、効果について説明する。
【００２４】
エンジン１０６が作動し、エンジン１０６から排出された排気がターボチャージャ１０４のタービン１１０を回転駆動させる。タービン１１０が回転駆動されると、エアクリーナ１１４でろ過された空気がコンプレッサ１１２で圧縮され、生成された圧縮空気がインタークーラ１０に送られる。
【００２５】
ターボチャージャ１０４で生成された圧縮空気は、圧力が高く、かつ高温であり、流入口２０を通ってインタークーラ１０の内部に流入する。流入口２０からインタークーラ１０の内部に流入された圧縮空気は、流入室１２の第１室２２に流入する。第１室２２に流入した圧縮空気は、吸熱発電装置１８の吸熱板３２に接触し、吸熱板３２を加熱する。
【００２６】
一方、吸熱発電装置１８の放熱板３４は、冷却機構５２によりエンジン１０６の冷却液で冷却されている。吸熱発電装置１８の吸熱板３２が圧縮空気により加熱され、放熱板３４が冷却液で冷却されているので、熱電素子３０に温度差が発生し、吸熱発電装置１８の出力端子３６間に起電力が生じる。吸熱発電装置１８は、発生した起電力で車両の充電機構に電流を送り出す。
【００２７】
そして吸熱板３２を加熱した圧縮空気は、吸熱板３２で吸熱されたこととなり、温度が低下して連通管４０を通って第２室２４に流入する。第２室２４に流入した圧縮空気は、管体５０を通って送出室１６に流入する。圧縮空気は、管体５０を通る際に熱が管体５０に伝達し、更に管体５０からフィン５６に伝達され、大気との間での熱交換により温度が低下する。温度が低下した圧縮空気は、送出室１６から流出口４６を通ってエンジン１０６の吸気通路に送り込まれる。
【００２８】
このように本実施形態にかかるインタークーラ１０によれば、ターボチャージャ１０４のコンプレッサ１１２で生成された圧縮空気が、インタークーラ１０の流入室１２の内部に設けられた吸熱発電装置１８で冷却され、その後インタークーラ１０の熱交換器１４で冷却され、低い温度でエンジン１０６に供給される。
【００２９】
圧縮空気の熱により吸熱発電装置１８で発生した電力が取り出され、車両の電力として蓄えられたり、使用されたりし、エネルギー効率が高められる。吸熱発電装置１８での発電により、従来廃棄されていた圧縮空気の熱を回収し、エネルギーに利用できる。これにより、車両の発電機での発電量を抑制し、発電負荷を低減させて燃費を向上できる。
【００３０】
吸熱発電装置１８の熱電素子３０により、高温の圧縮空気から熱を吸収し、圧縮空気を電力を必要とすることなく、効率よく冷却できる。これにより、温度の低い圧縮空気がエンジン１０６に導入され、高い効率でエンジン１０６が作動される。吸熱発電装置１８により圧縮空気が冷却されるので、熱交換器１４の容積を小さくでき、インタークーラを小型、軽量化できる。
【００３１】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、駆動機構１０２は、インタークーラ付きターボチャージドディーゼルエンジンに限るものではなく、ガソリンエンジンでもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変形して実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、車両のターボチャージャの圧縮空気を冷却するインタークーラに用いられる。
【符号の説明】
【００３３】
１０…インタークーラ、１２…流入室、１４…熱交換器、１６…送出室、１８…吸熱発電装置、２０…流入口、２２…第１室、２４…第２室、３０…熱電素子、３２…吸熱板、３４…放熱板、４０…連通管、４６…流出口、５２…冷却機構、１０２…駆動機構、１０４…ターボチャージャ、１０６…エンジン、１０８…吸気通路、１１０…タービン、１１２…コンプレッサ、１１４…エアクリーナ。
【図１】
2013050062.tif 000003
【図２】
2013050062.tif 000004
【図３】
2013050062.tif 000005